PAGE16PAGE1附表1協(xié)會標準項目建議書建議項目名稱(中文)用于水泥和混凝土的石墨烯建議項目名稱(英文)Grapheneforcementandconcrete制定或修訂制定□修訂被修訂標準號采用程度□IDT□MOD□NEQ采標號國際標準名稱（中文）國際標準名稱（英文）采用快速程序□FTP快速程序代碼□B□CICS分類號91.100.15中國標準分類號Q13標準主要起草單位武漢理工大學(xué)、中山大學(xué)、阿美遠東（北京）商業(yè)服務(wù)有限公司、中國建筑材料科學(xué)研究總院有限公司、湖北久順新材料科技有限公司計劃起止時間2024年5月~2025年5月目的﹑意義或必要性水泥混凝土作為廣泛應(yīng)用于建筑和基礎(chǔ)設(shè)施工程的關(guān)鍵材料，具有制造成本低、承載能力強等優(yōu)點，但同時也因為功能單一，使其應(yīng)用領(lǐng)域受到極大限制。近年來，新型納米材料的研究與應(yīng)用為水泥混凝土領(lǐng)域的發(fā)展帶來了新的可能性，其中，石墨烯作為一種具有獨特結(jié)構(gòu)和優(yōu)異力學(xué)與電學(xué)特性的二維納米材料，引起了廣泛的關(guān)注。石墨烯是由碳原子組成的單層二維晶體結(jié)構(gòu)，具有出色的力學(xué)強度、導(dǎo)電性、熱導(dǎo)性和光學(xué)特性。基于石墨烯優(yōu)異的各項性能，使得石墨烯在水泥混凝土中具備潛在的增強和改良作用。研究表明，通過在水泥混凝土中引入適量的石墨烯，可以顯著提高混凝土的強度、韌性、耐久性和抗裂性能等。隨著石墨烯在水泥混凝土領(lǐng)域的不斷發(fā)展，目前石墨烯在水泥混凝土中的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方式主要包括將石墨烯直接加入到水泥混凝土中和通過化學(xué)氣相沉積將石墨烯負載在水泥混凝土表面上兩種方式。首先，石墨烯可以直接加入水泥混凝土中，為水泥水化提供成核位點，從而促進水泥的水化反應(yīng)，進而增強水泥混凝土的力學(xué)性能。其次，石墨烯還可以通過負載在纖維、骨料或其他物質(zhì)的表面上應(yīng)用于水泥混凝土中，這種方式旨在改善水泥混凝土中的界面過渡區(qū)，增強混凝土的抗裂性能和耐久性。隨著石墨烯生產(chǎn)體系的不斷完善以及生產(chǎn)技術(shù)的不斷成熟，石墨烯的成本相較于之前已經(jīng)得到大幅降低，石墨烯及其衍生物的種類也不斷得到豐富，因而石墨烯在水泥混凝土領(lǐng)域的應(yīng)用具有廣闊的前景。國家發(fā)改委、工信部等部門在2023年聯(lián)合發(fā)布的《建材行業(yè)穩(wěn)增長工作方案》中明確指出，要加快重點項目建設(shè)，支持企業(yè)布局建設(shè)石墨烯及改性材料、高性能纖維及復(fù)合材料等無機非金屬新材料項目；要提升新材料供給能力，支持開展碳化硅、石墨烯等材料系列推廣應(yīng)用活動，以應(yīng)用促進產(chǎn)品迭代升級。工信部發(fā)布的《新產(chǎn)業(yè)標準化領(lǐng)航工程實施方案(2023—2035年)》中明確指出，要研制先進石化化工材料、先進鋼鐵材料、先進有色金屬及稀土材料、先進無機非金屬材料、高性能纖維及制品和高性能纖維復(fù)合材料標準。隨著海洋強國、一帶一路、西部大開發(fā)等國家重大戰(zhàn)略的實施以及國防建設(shè)的重大需要，混凝土材料不僅需要在常規(guī)環(huán)境下服役，而且需要面向嚴寒、深遠海、高海拔等極端應(yīng)用環(huán)境發(fā)展，這對混凝土的施工和服役壽命帶來了巨大的挑戰(zhàn)。此外，傳統(tǒng)的混凝土材料功能單一，難以滿足現(xiàn)代化工程建設(shè)的需求?；谑┎牧蟽?yōu)異的光學(xué)、電學(xué)和力學(xué)特性，通過將石墨烯加入進混凝土中，有望提升混凝土材料的力學(xué)性能已經(jīng)電性能。當前，石墨烯作為一種新興材料正處于快速發(fā)展階段，市場上存在著各種質(zhì)量的石墨烯產(chǎn)品，這種質(zhì)量參差不齊的情況給石墨烯在混凝土中的應(yīng)用帶來了質(zhì)量難以把控的挑戰(zhàn)，因此迫切需要制定相關(guān)的規(guī)范標準來規(guī)范石墨烯在混凝土中的使用。本標準的制定將不僅有助于規(guī)范石墨烯在混凝土中的應(yīng)用，進一步豐富高性能混凝土的應(yīng)用場景，本標準的發(fā)布實施，將為石墨烯生產(chǎn)商和混凝土工程師提供明確的指導(dǎo)，確保應(yīng)用于水泥混凝土的石墨烯產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性和一致性，而且制定規(guī)范化標準可以明確石墨烯在混凝土中的添加方式、摻量控制、分散性要求等關(guān)鍵參數(shù)。通過統(tǒng)一的標準，可以確保石墨烯在混凝土中的均勻分散，最大化提升石墨烯材料在混凝土中的利用效率，從而保證石墨烯混凝土的品質(zhì)和提高石墨烯混凝土的性能。制定規(guī)范化標準還可以推動石墨烯行業(yè)的健康發(fā)展。標準化將鼓勵石墨烯生產(chǎn)商進行質(zhì)量管理和技術(shù)改進，提高產(chǎn)品的質(zhì)量水平。范圍和主要技術(shù)內(nèi)容范圍：本文規(guī)定了可用于水泥混凝土的石墨烯的術(shù)語和定義、分類和標記、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗、包裝、貯存和運輸。本文件適用于建設(shè)工程中可用于水泥混凝土的石墨烯。本標準的主要內(nèi)容具體如下：（1）術(shù)語和定義水泥混凝土用石墨烯：是一種將石墨烯作為添加劑或成分之一，用于改善水泥混凝土力學(xué)與電學(xué)等性能的一種二維納米材料，這種石墨烯可以用于各種應(yīng)用場景下的水泥和混凝土。（2）分類和標記按石墨烯層數(shù)的多少，可將其分類為單層石墨烯（代號G）、雙層石墨烯（代號Bg）、少層石墨烯（代號Fg）以及多層石墨烯（代號Mg）。按石墨烯的產(chǎn)品形態(tài)，可將其分類為粉體石墨烯（代號Pg）、水性石墨烯（代號Wg）和薄膜石墨烯（代號Fg）。石墨烯等級分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級。石墨烯產(chǎn)品按分類、等級、標準號的順序進行標記。示例：Ⅰ級雙層粉體石墨烯的標記為：Bg·Pg·I·Q13（3）技術(shù)要求在C30混凝土中加入0.5%質(zhì)量比的石墨烯，通過對混凝土進行測試對石墨烯進行評級表1石墨烯在C30混凝土的各項參數(shù)項目等級Ⅰ級Ⅱ級Ⅲ級抗壓提升（%）≥16≥12≥6抗折提升（%）≥12≥8≥5耐久性提升（%）≥15≥10≥6（4）試驗方法抗壓、抗折強度：按GB/T50081-2019（混凝土物理力學(xué)性能試驗方法標準）規(guī)定進行試驗檢測。耐久性提升：按GB/T50476-2019（混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計標準）規(guī)定中的一般環(huán)境進行試驗檢測。（5）出廠檢驗和型式檢驗出廠檢驗項目包括石墨烯的層數(shù)對混凝土的抗壓和抗折強度以及耐久性提升。型式檢驗項目包括技術(shù)要求中規(guī)定的全部要求。有下列情況之一時，應(yīng)進行型式檢驗：新產(chǎn)品或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠生產(chǎn)的試制定型鑒定時;產(chǎn)品的原材料、工藝及生產(chǎn)裝備有較大改變，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量時;正常生產(chǎn)時，每年至少進行一次;產(chǎn)品停產(chǎn)6個月以上，恢復(fù)生產(chǎn)時;出廠檢驗結(jié)果與上次型式檢驗有較大差異時。國內(nèi)外情況簡要說明1.國內(nèi)外對該技術(shù)研究情況簡要說明。石墨烯材料目前可以通過氧化還原法、機械剝離法、液相剝離法以及化學(xué)氣相沉積等方法制備得到，由于其具有優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)等特性，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，其中也包括石墨烯在水泥混凝土領(lǐng)域的應(yīng)用。目前湖北久順新材料科技股份有限公司將石墨烯作為摻合料與混凝土中拌合后養(yǎng)護制備免蒸壓活性粉末高性能混凝土。深圳國昂高科公司將石墨烯制備成石墨烯分散液，與混凝土拌合，使得石墨烯材料有效填充進混凝土孔隙中，避免石墨烯在混凝土中團聚，從而提高混凝土的抗壓性、抗折性、抗凍融能力和耐久性等性能，該材料已在廣東佛山富龍西江特大橋為雙塔雙索面鋼-UHPC組合梁+混凝土梁斜拉橋建設(shè)中應(yīng)用。金隅集團制備接枝氧化石墨烯的水泥凈漿與集料混合制備混凝土，有效提升了氧化石墨烯改性水泥基材料的工作性和力學(xué)性能，該材料在天津生態(tài)城臨海新城北堤防浪墻、閘墩等工程應(yīng)用近4萬立方米。在極端環(huán)境條件下，如嚴寒地區(qū)、高海拔地區(qū)或深海易腐蝕環(huán)境中，混凝土用石墨烯材料就展現(xiàn)出了巨大的混凝土性能改善優(yōu)勢，這使得它在特定環(huán)境水泥混凝土領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。同時，在智慧城市、智慧交通建筑領(lǐng)域，石墨烯的導(dǎo)電性能可以被用來開發(fā)新型的傳感器和智能監(jiān)測系統(tǒng)，這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測建筑結(jié)構(gòu)的健康狀況，為建筑安全提供了新的解決方案。2.項目與國際標準或國外先進標準采用程度的考慮無。3.與國內(nèi)相關(guān)標準間的關(guān)系：GB/T51003-2014 礦物摻合料應(yīng)用技術(shù)規(guī)范 GB/T1596-2017 用于水泥和混凝土中的粉煤灰GB/T18046-2017 用于水泥、砂漿和混凝土中的?；郀t礦渣粉GB/T18736-2017 高強高性能混凝土用礦物外加劑GB/T20491-2017 用于水泥和混凝土中的鋼渣粉GB/T26751-2022 用于水泥和混凝土中的?；姞t磷渣粉GB/T27690-2023 砂漿和混凝土用硅灰GB/T33813-2017 用于水泥和混凝土中的精煉渣粉GB/T35164-2017 用于水泥、砂漿和混凝土中的石灰石粉JC/T2238-2014 水泥制品用礦渣粉應(yīng)用技術(shù)規(guī)程JC/T2473-2018 用于水泥和混凝土中的陶瓷磚拋光微粉JC/T2503-2018 用于水泥和混凝土中的鎳鐵渣粉JC/T2554-2019 蒸養(yǎng)混凝土制品用摻合料JG/T315-2011 水泥砂漿和混凝土用天然火山灰質(zhì)材料JG/T317-2011 混凝土用粒化電爐磷渣粉JG/T486-2015 混凝土用復(fù)合摻合料YB/T4229-2010 用于水泥和混凝土中的硅錳渣粉YB/T4